一直以來,腐蝕就是化工設備最頭痛的危害之一,稍有不慎,輕則損壞設備,重則造成事故甚至引發(fā)災難。據有關統(tǒng)計,化工設備的破壞約有60%是由于腐蝕引起的,因此在化工泵選型時首先要注意選材的科學性。通常有一種誤區(qū),認為不銹鋼是“萬能材料”,不論什么介質和環(huán)境條件都捧出不銹鋼泵,這是很危險的。下面針對一些常用化工介質談談選材的要點:
⒈硫酸作為強
腐蝕介質之一,硫酸是用途非常廣泛的重要工業(yè)原料。不同濃度和溫度的硫酸對材料的腐蝕差別較大,對于濃度在80%以上、溫度小于80℃的濃硫酸,碳鋼和鑄鐵有較好的耐蝕性,但它不適合高速流動的硫酸,不適用作泵閥的材料;普通不銹鋼如304(
0Cr18Ni9)、316(
0Cr18Ni12Mo2Ti)對硫酸介質也用途有限。因此輸送硫酸的泵閥通常采用高硅鑄鐵(鑄造及加工難度大)、高合金不銹鋼(
20號合金)制造。
氟塑料具有較好的耐硫酸性能,采用
襯氟泵(F46)是一種更為經濟的選擇。
⒉鹽酸決大多數金屬材料都不耐鹽酸腐蝕(包括各種不銹鋼材料),含鉬高
硅鐵也僅可用于50℃、30%以下鹽酸。和金屬材料相反,絕大多數
非金屬材料對鹽酸都有良好的耐腐蝕性,所以
內襯橡膠泵和
塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是輸送鹽酸的最好選擇。
⒊
硝酸一般金屬大多在硝酸中被迅速腐蝕破壞,不銹鋼是應用最廣的耐硝酸材料,對常溫下一切濃度的硝酸都有良好的耐蝕性,值得一提的是含鉬的不銹鋼(如316、
316L)對硝酸的耐蝕性不僅不優(yōu)于普通不銹鋼(如304、321),有時甚至不如。而對于高溫硝酸,通常采用鈦及
鈦合金材料。
⒋
醋酸它是有機酸中腐蝕性最強的物質之一,普通鋼鐵在一切濃度和溫度的醋酸中都會嚴重腐蝕,不銹鋼是優(yōu)良的耐醋酸材料,含鉬的
316不銹鋼還能適用于高溫和稀醋酸蒸汽。對于高溫高濃醋酸或含有其它
腐蝕介質等苛刻要求時,可選用高合金
不銹鋼泵或
氟塑料泵。
⒌堿(氫氧化鈉) 鋼鐵廣泛應用于80℃以下、30%濃度內的氫氧化鈉溶液,也有許多工廠在100℃、75%以下時仍采用普通鋼鐵,雖然腐蝕增加,但經濟性好。普通不銹鋼對堿液的耐蝕性與鑄鐵相比沒有明顯優(yōu)點,只要介質中容許少量鐵份摻入不推薦采用不銹鋼。對于高溫堿液多采用鈦及
鈦合金或者高合金不銹鋼。
⒍氨(氫氧化氨) 大多數金屬和非金屬在液氨及
氨水(氫氧化氨)中的腐蝕都很輕微,只有銅和
銅合金不宜使用。
⒎鹽水(海水) 普通鋼鐵在氯化鈉溶液和海水、咸水中腐蝕率不太高,一般須采用涂料保護;各類不銹鋼也有很低的
均勻腐蝕率,但可能因氯離子而引起局部性腐蝕,通常采用
316不銹鋼較好。
⒏
醇類、酮類、酯類、醚類 常見的醇類介質有甲醇、乙醇、
乙二醇、
丙醇等,酮類介質有
丙酮、丁酮等,酯類介質有各種甲酯、乙酯等,醚類介質有甲醚、乙醚、
丁醚等,它們基本沒有腐蝕性,常用材料均可適用,具體選用時還應根據介質的屬性和相關要求做出合理選擇。另外值得注意的是酮、酯、醚對多種橡膠有溶解性,在選擇
密封材料時避免出錯。
冷卻問題
高溫介質的輸送對泵的結構、材料以及輔助系統(tǒng)提出了更高要求,下面談一談不同的溫度變化對冷卻的要求以及公司適用泵型:
⒈對于溫度低于120℃的介質,通常不設置專門的
冷卻系統(tǒng),多采用本身介質來潤滑和冷卻。像IHG、ISWH化工泵、PHG屏蔽化工泵(超過90℃時
屏蔽電機的防護等級應采用H級);而CZ普通型和
IH化工泵由于采用了懸架結構可使溫度上限達到140℃~160℃;IHF
襯氟泵最高使用溫度可達200℃;只有CQB普通
磁力泵使用溫度不超過100℃。值得一提是對于易結晶或含有顆粒的介質應配有密封面沖洗管路(設計時均留有接口)。
⒉對于120℃以上、300℃以內的介質,一般在泵蓋上須設有冷卻腔,密封室也應接通冷卻液(須配
雙端面機械密封),當不允許冷卻液滲入介質中時,應采取將本身介質冷卻后接入(可通過簡易熱交換器實現)。另外CQB-G高溫型磁力泵可用于280℃以內的高溫介質。
密封問題
無泄漏是化工設備的永遠追求,正是這種要求促成了
磁力泵和
屏蔽泵的應用日益擴展。然而真正做到無泄漏還有很長的路要走,比如磁力泵隔離套和屏蔽泵屏蔽套的壽命問題、材料的孔蝕問題、
靜密封的可靠性問題等等。現就密封方面的一些基本情況簡單介紹如下:
⒈密封形式 對于靜密封來說,通常只有密封墊和密封圈兩種形式,而密封圈又以
O型圈應用最廣;對于動密封,化工泵很少采用
填料密封,以
機械密封為主,機械密封又有單端面和雙端面、平衡型和非平衡型之分,平衡型適用于高壓介質的密封(通常指壓力大于1.0MPa),雙端面
機封主要用于高溫、易結晶、有粘度、含顆粒以及有毒揮發(fā)的介質,雙端面機封應向密封腔中注入隔離液,其壓力一般高于介質壓力0.07~0.1MPa。
⒉
密封材料 化工泵
靜密封的材料一般采用
氟橡膠,特殊情況才采用聚四氟材料;機械密封動靜環(huán)的材料配置較為關鍵,并不是硬質合金對硬質合金就最好,價格高是一方面,兩者沒有硬度差也并不合理,所以最好根據介質特點區(qū)別對待。
(注:
美國石油學會API 610第八版對
機械密封和管路系統(tǒng)的典型配置在附錄D中有比較詳盡的規(guī)定)